求最长回文串-从动态规划到马拉车之路(上)

要解决的问题:

给定一个字符串,要求求出这个字符串中的最长的回文串子串。

例子:

cbddba的最长回文子串为 bddb

cbdedba的最长回文子串为dbedb

由上面的例子可以看到,在考虑回文子串的问题时需要考虑奇偶性。因为奇回文关于中心的某个字符对称,而偶回文关于最中心的两个元素之间的间隙对称。

一、动态规划法

在动态规划的思想中,总是希望把问题划分成相关联的子问题;然后从最基本的子问题出发来推导较大的子问题,直到所有的子问题都解决。

首先要看一个较大的子问题与一个较小的子问题之间的关系:

首先建立如下的函数:


那么就能有如下的递推关系:

当p(i+1,j-1)  = true 的时候,如果有si == sj,那么 p(i,j)=true;也就是 abba中的bb为回文串,那么在bb左边是a,在bb右边也是a,相同;所以有abba也是回文串。

形式化表示如下: p(i,j) = p(i+1,j-1) and si==sj    这就建立了较大问题与较小问题之间的关系。

然后考虑基本情况,一个最基本的回文串有两种情况(奇偶性):

(1) 最基本的奇回文,只有一个字符,而且恒成立;形式化表示为 p(i,i) = true

(2)最基本的偶回文,有两个字符,当且仅当两个字符相等的时候成立p(i,j) = (si==sj and j=i+1)

最后获得如下判断一个字符是否为回文串的分段函数:


有了公式,就是用代码实现了;下面给出了我的python实现。

# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: Evan Mi# 测试的字符串
str_exp = "babad"
# 用来保存动态规划过程的表 1表示true 0表示false
longest_palindromes = [[-1] * len(str_exp) for i in range(len(str_exp))]
# longest_len 用来保存最长的回文串的长度
longest_len = 1
# 从长度为1的回文子串开始填表
for p_len in range(1, len(str_exp)+1):for i in range(len(str_exp)):j = p_len + i - 1if j < len(str_exp):if i == j:longest_palindromes[i][j] = 1elif j == i + 1 and str_exp[i] == str_exp[j]:longest_palindromes[i][j] = 1longest_len = p_lenelif j > i+1 and longest_palindromes[i+1][j-1] == 1 and str_exp[i] == str_exp[j]:longest_palindromes[i][j] = 1longest_len = p_lenelse:longest_palindromes[i][j] = 0
# 搜索结果表,打印出所有的最优解
for i in range(len(str_exp)):for j in range(len(str_exp)):if longest_palindromes[i][j] == 1 and j-i+1 == longest_len:print(str_exp[i:j+1])

在动态规划中,最最最核心的就是填表了,就以程序中的例子"babad"举例,说明一下填表的过程;

首先我们要填的表是如下的一张表二维表(因为p函数中有i,j两个变量),其中绿色的部分是真实的表格,其他的是我家的解释表头。


填表过程如下:首先填长度为1的;

 

   然后填长度为2的;

 

   接着是长度为3的:


  长度为4的:


  最后是长度为5的:


填表完成之后,求最优解就是查询了;对于时间复杂度,动态规划的时间复杂度在构建表的过程中的基本操作,所以时间复杂度是O(n^2);空间复杂度,就是上面的二维数组,也是O(n^2)。而且从在空间浪费(主对角线下面的空间没有使用,浪费了一般的空间)。有很多针对空间上的优化方法,下面给出一种空间复杂度为O(1)的算法;


二、空间复杂度为O(1)的算法


该算法的主要思想就遍历所有的字符(下标为i)是以第i个数(对应奇回文)或者第i个数和第i+1个数之间的间隙(对应偶回文)为中心向两边扩展,直到扩展以后不再是回文,那么就停止扩展,如果回文长度比已知的最长回文长,那么记录下该回问的开始位置和结束位置为最长回文;

还是用"babad"来作为例子,过程如下:



代码实现如下:

# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: Evan Mi
import mathdef expandAroundCenter(left, right, s):"""从left和right之间开始扩展,如果left==right就是以left/right为中心进行扩展"""rLeft = leftrRight = rightwhile rLeft >= 0 and rRight < len(s) and s[rLeft] == s[rRight]:  # 进行扩展rLeft -= 1rRight += 1"""针对于返回的长度,因为在while循环停止的时候,rLeft和rRight都已经在要求的回文串之外了所以回文串的长度为rRight - rLeft - 1,自己可以画个过程图,一目了然。"""return rRight - rLeft - 1s = "babad"
start = 0
end = 0for i in range(len(s)):odd_len = expandAroundCenter(i, i, s)  # i为中心的扩展even_len = expandAroundCenter(i, i + 1, s)  # i 和 i+1之间的空隙为中心进行扩展lens = max(odd_len, even_len)  # 取得本次扩展的最大值if lens > (end-start+1):  # 如果本次的长度比记录的回文的长度也就是end-start+1大,进行替换# 需要注意的是,已经知道了位置i,不管是以i为中心扩展了长为lens的回文还是# 以i和i+1的空隙为中心扩展了长为lens的回文。下面的start和end的计算方法都成立start = i - math.floor((lens - 1) / 2) end = i + math.floor(lens/2)print(start, ":", end)
print(s[start:end+1])


这里时间复杂度并没有改变,但是我们的空间复杂度变成了O(1)。但是也带来了明显的缺陷,那就是只能求的第一个出现的最优解。 额,如果把 if lens > (end-start+1) 改为 if lens >= (end-start+1),那么能求最后出现的最优解。

这两个算法不论在空间、结果上有什么不同,它们的时间复杂度都是相同的;接下来就分析一下“马拉车”算法,该算法把时间复杂度降到了线性范围内。额,请见下篇博客。

PS:很多人都分析了"马拉车"算法,但是也阻挡不了我征服它的步伐。相信自己对它一定有独到的见解。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/569209.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

求最长回文串-从动态规划到马拉车之路(下)

预备知识&#xff1a; &#xff08;1&#xff09;在一个数轴上有两点i和j&#xff08;i<j&#xff09;关于点m对称&#xff0c;那么有 i 2m-j&#xff1b; 证明&#xff1a; 因为 i<j 且 i 和 j 关于 m 对称&#xff0c;那么有 &#xff08;i j&#xff09;/ 2 m 所…

Copy: 了解SQL Server锁争用:NOLOCK 和 ROWLOCK 的秘密

From http://blog.csdn.net/Atwind/archive/2007/10/19/1832844.aspx 关系型数据库&#xff0c;如SQL Server&#xff0c;使用锁来避免多用户修改数据时的并发冲突。当一组数据被某个用户锁定时&#xff0c;除非第一个用户结束修改并释放锁&#xff0c;否则其他用户就无法修改…

react-json渲染

在js文件内 //定义react组件 import React from react; import ReactDom from react-dom import ./components/assets/taobao.cssclass TaoBao extends React.Component{state{list:[{title:女装,href:javescript:;,hot:false,child:[{title:衬衫,href:javescript:;,hot:false}…

pageContext对象

这个对象代表页面上下文&#xff0c;该对象主要用于访问JSP之间的共享数据。使用pageContext可以访问page、request、session、application范围的变量。 pageContext是PageContext类的实例&#xff0c;它提供了如下两个方法来访问page、request、session、application范围的变量…

noi.ac #543 商店

我们考虑可并堆维护&#xff0c;从深到浅贪心选取。 用priority_queue启发式合并的话&#xff0c;是60pts: #include<iostream> #include<cstdio> #include<cstring> #include<algorithm> #include<cmath> #include<queue> #include<ct…

软件设计师--文件索引

问题&#xff08;题目&#xff09;如下图所示&#xff1a;这道题最中要的是理解什么是直接索引、一级间接索引、二级间接索引&#xff1a; 直接索引&#xff1a;地址项直接指向文件块 一级间接索引&#xff1a;地址项&#xff08;一层&#xff09;指向存放地址项&#xff08;二…

Floyd算法及其应用

Part I-Introduction Floyd算法是一种求图上多源最短路径的算法&#xff0c;适用于中小规模的图&#xff0c;思维简单易懂。 Floyd算法的实质是&#xff08;区间&#xff09;动态规划&#xff0c;在这里做一个简单的概述。 对于一个有\(n\)个结点的图&#xff0c; 令\(dis[i][j…

软件设计师--最早开始时间和最晚开始时间

题目如图所示&#xff0c;解法如下&#xff1a; 方法&#xff1a; 先求最早开始时间&#xff1a;A是开始节点&#xff0c;所以A的最早开始时间是0&#xff0c;并且最早开始时间等于最晚开始时间。等得到图中红色的部分。 其他节点的最早开始时间为以该节点作为弧头的所有有向…

软件设计师 --哈夫曼树的一个经典问题

题目如下&#xff1a;有很多人反应&#xff0c;他们怎么做都做不出正确的答案&#xff0c;结果发过他们画的哈夫曼树的图以后&#xff0c;发现图完全是错误的&#xff1b; 如下图所示&#xff1a;为什么错误的&#xff0c;因为在遇到有两个权重为17的树的时候&#xff0c;没有遵…

mini2440烧写nor flash

1. 安装Setup_JLinkARM_V440.exe 2. 打开JLINK ARM 3. File->Open Project&#xff0c;打开 s3c2440a_embedclub.jflash4. Options->Project settings... 选择 Flash&#xff0c;点击 Select flash device&#xff0c;选中开发板对应的 Nor Flash 芯片型号。比 如 S29AL0…

软件设计师--判定覆盖,判定条件覆盖,条件组合覆盖--一个栗子

针对上图的一个判断条件&#xff0c;在这里将分别讨论判定覆盖、判定条件覆盖、条件组合覆盖的情况&#xff1a; 设T1A>3,T2B>3;为该判定节点的两个子条件。 (一&#xff09;判定覆盖&#xff1a; 所谓的判定覆盖就是让判定的真分支和假分支各执行一次&#xff0c;只要…

python3 多继承搜索__init__方法的两种策略

继承情形一&#xff1a;测试代码如下&#xff1a; class A(object):def __init__(self):print(A)class B(object):def __init__(self):print(B)class C(A):def __init__(self):print(C)class D(B): def __init__(self):print(D)class E(C, D):pass执行当前代码 xE()&#xff0c…

Unity Shader 屏幕后效果——Bloom外发光

Bloom的原理很简单&#xff0c;主要是提取渲染图像中的亮部区域&#xff0c;并对亮部区域进行模糊处理&#xff0c;再与原始图像混合而成。 一般对亮部进行模糊处理的部分采用高斯模糊&#xff0c;关于高斯模糊&#xff0c;详见之前的另一篇博客&#xff1a; https://www.cnblo…

不要假装努力,结果不会陪你演戏!

转载于:https://www.cnblogs.com/strive-19970713/p/11171205.html

机器学习基石-作业二-第10题分析

题目如上图所示&#xff0c;答案是&#xff1a;&#xff1b;在网上看到的答案中有一个很好的解释就是说在一个n纬的欧几里德空间里&#xff0c;分别按照参数做一个垂直于每个轴的超平面&#xff0c;这些超平面能够打散这么多个点。首先我承认这个事实&#xff0c;具体的证明还没…

机器学习基石作业二中的DECISION_STUMP实现

概要&#xff1a;在林老的题目描述中&#xff0c;DECISION_STUMP&#xff08;其实就是“决策桩”&#xff0c;也就是只有一层的决策树&#xff09;。题目中提到了的选去是把属性&#xff08;一维的&#xff09;按照从小到大的顺序排列以后取两个挨着的值的平均值&#xff0c;网…

【MM系列】SAP 关于更改物料的价格控制类型

公众号&#xff1a;SAP Technical本文作者&#xff1a;matinal原文出处&#xff1a;http://www.cnblogs.com/SAPmatinal/ 原文链接&#xff1a;【MM系列】SAP 关于更改物料的价格控制类型前言部分 大家可以关注我的公众号&#xff0c;公众号里的排版更好&#xff0c;阅读更舒适…

机器学习基石-作业三-第2题分析以及通过H证明EIN的讨论

题目&#xff1a; 这是机器学习基石作业三种的第二小题&#xff0c;额&#xff0c;在网上看了很多解答&#xff08;解答也不多&#xff09;感觉都没有说清楚为什么&#xff0c;所以励志清楚滴解决一下这个问题&#xff0c;经过努力&#xff0c;自认为得到了详细的解答&#xff…